KR101934694B1 - 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 함유하는 내후성 및 내오염성이 우수한 콘크리트 구조물의 표면보호용 코팅조성물, 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수방식공법 - Google Patents
실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 함유하는 내후성 및 내오염성이 우수한 콘크리트 구조물의 표면보호용 코팅조성물, 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수방식공법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 콘크리트 구조물의 피도면에 코팅되어 내구성을 연장하는 코팅조성물에 관한 것으로,
상기 콘크리트 구조물의 피도면의 이물질을 제거하고 건조하는 표면처리단계와; 상기 콘크리트 구조물의 피도면에 도막두께 30 내지 60㎛의 하도제를 코팅하는 예비코팅단계; 및 상기 콘크리트 구조물에 코팅조성물을 200 내지 350㎛의 도막두께로 코팅하는 메인코팅단계를 포함함으로써,
상기 콘크리트 구조물의 내오염성 및 내후성 향상시켜 실외 환경에서 오랜 기간 초기 색상을 유지할 수 있어 도시 미관과 시각적 아름다음을 확보하여 미적 효과를 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
상기 콘크리트 구조물의 피도면의 이물질을 제거하고 건조하는 표면처리단계와; 상기 콘크리트 구조물의 피도면에 도막두께 30 내지 60㎛의 하도제를 코팅하는 예비코팅단계; 및 상기 콘크리트 구조물에 코팅조성물을 200 내지 350㎛의 도막두께로 코팅하는 메인코팅단계를 포함함으로써,
상기 콘크리트 구조물의 내오염성 및 내후성 향상시켜 실외 환경에서 오랜 기간 초기 색상을 유지할 수 있어 도시 미관과 시각적 아름다음을 확보하여 미적 효과를 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
Description
본 발명은 콘크리트 구조물의 피도면에 코팅되어 내구성을 연장하는 코팅조성물에 관한 것으로, 특히 상기 코팅조성물에 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지 등을 부가함으로써, 상기 콘크리트 구조물의 내오염성 및 내후성 향상하여 실외 환경에서 초기 색상을 유지함은 물론 상기 콘크리트 구조물의 열화 및 노화를 방지하여 내구성을 극대화할 수 있도록 한, 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 함유하는 내후성 및 내오염성이 우수한 콘크리트 구조물의 표면보호용 코팅조성물, 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수방식공법에 관한 것이다.
일반적으로, 철근 콘크리트 구조물(이하, 콘크리트 구조물이라 함.)은 내구성이 높아 100년 이상 열화 현상없이 안정한 경관을 유지할 수 있다. 그러나 상기 콘크리트 구조물은 설계 및 시공적인 면에서 콘크리트의 균열, 피복두께 부족, 다짐 불량 등에 의하여 구조물의 노화가 빠르게 진행되는 경우가 많으며, 특히 우리나라는 사계절이 뚜렷하여 습윤과 건조, 동결과 융해 등 구조물이 놓인 환경에 따라 탄산화, 염해, 알칼리골재 반응 등의 차이를 보이고 있지만, 환경적으로 콘크리트의 열화가 빠르게 진행될 수 밖에 없는 조건에 놓여 있다.
상기 콘크리트 구조물 중 대표적인 구조물인 수처리 시설물(배수지, 정수지, 침전지 등), 콘크리트 강교량, 콘크리트 중앙분리대, 콘크리트 방음벽 등의 구조물은 이와 같은 환경에 그대로 노출되어 있어 내구수명의 연장을 위하여 반드시 방수 및 방식 시공이 필요하다.
상기한 내구수명의 연장에 따른 문제점을 해결하기 위해 다양한 기술들을 연구 및 개발하고 있으며, 이들 기술들을 살펴보면, 등록특허 제10-1740239호(발명의 명칭 ; 유무기 복합수지를 이용하여 중성화 및 염해방지 기능이 향상된 콘크리트 구조물 보호용 코팅제), 등록특허 제10-1674470호(발명의 명칭 ; 콘크리트 구조물 표면보호용 코팅제 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 표면보호 시공공법) 공보에 기재된 기술들이 알려져 있다.
그러나, 상기 선행특허는 콘크리트 표면보호를 위해 코팅제의 화학적, 물리적 성능을 향상시켜 콘크리트의 탄산화 및 염해 인자의 침투 차단 등에는 장점이 있지만 에폭시 수지 고유 특성인 황변 현상, 백아화 현상 등으로 도시 미관이 불량하며, 특히 내오염성이 떨어져 유지관리비에 어려움이 있다.
그리고, 등록특허 제10-1002144호(발명의 명칭; 테트라에톡시 씰란을 용매로 사용하여 습윤 상태에서도 시공이 가능하며 부착성이 유지되는 변성실란 에폭시수지계 수지 및 이를 이용한 방수방식공법)에는 테트라에톡시 씰란을 용매로 사용하여 습윤상태에서도 시공이 가능하고 우수한 부착성을 유지할 수 있다고 기재되어 있다. 그러나, 상기 특허의 경우 습윤상태에서 시공이 가능한 장점이 있으나 이 역시 에폭시 수지 고유 특성인 황변 현상, 백아화 현상, 내오염성 저하 등의 문제는 해결되지 않고 있어 도시미관 확보 및 유지관리에 어려움이 있다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상기 코팅조성물에 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지 등을 더 부가함으로써, 상기 콘크리트 구조물의 내오염성 및 내후성 향상하여 실외 환경에서 초기 색상을 유지함은 물론 상기 콘크리트 구조물의 열화 및 노화를 방지하여 내구성을 극대화할 수 있도록 한, 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 함유하는 내후성 및 내오염성이 우수한 콘크리트 구조물의 표면보호용 코팅조성물, 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수방식공법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 코팅조성물은; 주제성분 및 경화제성분을 포함하는 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 함유하는 내후성 및 내오염성이 우수한 콘크리트 구조물의 표면보호용 코팅조성물로서,
상기 주제성분은 전체 주제성분 100 중량부에 대하여, 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지 18 내지 40 중량부, 에폭시 수지 10 내지 20 중량부, 파인세라믹 분말 7 내지 15 중량부, 무기질 파우더 18 내지 30 중량부, 착색 안료 15 내지 22 중량부, 반응성 희석제 5 내지 10 중량부 및 첨가제 3 내지 10 중량부를 포함하고,
상기 경화제성분은 전체 경화제성분 100 중량부 대하여, 에폭시 경화제 85 내지 92 중량부, 비반응성 희석제 3 내지 8 중량부 및 경화촉진제 2 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징적 구성으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 방수방식공법은; 콘크리트 구조물의 피도면에 부착되어 있는 이물질을 제거하고 건조하는 표면처리단계와; 상기 표면처리단계를 거친 상기 콘크리트 구조물의 피도면에 도막두께 30 내지 60㎛의 하도제를 코팅하는 예비코팅단계; 및 상기 예비코팅단계를 거친 상기 콘크리트 구조물에 코팅조성물을 200 내지 350㎛의 도막두께로 코팅하는 메인코팅단계를 포함한다.
이상과 같이, 본 발명은 적어도 다음의 효과를 포함한다.
첫째, 상기 코팅조성물에 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지 등을 부가함으로써, 상기 콘크리트 구조물의 내오염성 및 내후성 향상시켜 실외 환경에서 오랜 기간 초기 색상을 유지할 수 있어 도시 미관과 시각적 아름다음을 확보하여 미적 효과를 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
둘째, 상기 코팅조성물에 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지 등을 더 부가함으로써, 상기 콘크리트 구조물의 탄산화 및 염해방지에 필요한 각종 기계적 및 화학적 물성을 제공함은 물론, 열화인자 침투 차단 성능 및 강력한 내수성을 발휘하는 코팅층을 형성하여 상기 콘크리트 구조물을 노화 인자로부터 완전히 차단하여 내구성을 극대화할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 방수방식공법의 공정 흐름도,
도 2는 본 발명에 따른 코팅조성물을 적용한 콘크리트 구조물의 단면을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 코팅조성물을 적용한 콘크리트 구조물의 단면을 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.
먼저, 도 1에서와 같이, 발명에 따른 방수방식공법은, 상기 콘크리트 구조물 표면의 레이턴스 및 이물질을 제거하는 표면처리단계; 상기 표면처리된 구조물에 콘크리트용 하도제를 코팅하는 예비코팅단계; 및 상기 하도제가 도포되어 있는 구조물에 코팅조성물를 도포하는 메인코팅단계를 포함한다.
또한, 도 2에서와 같이, 본 발명에 따른 방수방식공법을 거친 도장된 콘크리트 구조물의 단면을 살펴보면, 상기 콘크리트 구조물과 상기 하도제 및 상기 코팅조성물이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.
이하, 본 발명에 따른 방수방식공법을 설명한다.
(1) 표면처리단계
상기 표면처리단계는 상기 콘크리트 구조물의 표면에 있는 레이턴스, 이물질 제거 및 부착력 향상을 위한 단계이며, 상기 표면처리단계는 특별히 한정되는 것은 아니나, 신설 및 보수 방식 도장의 콘크리트 구조물의 경우 동력 그라인더를 사용하여 콘크리트 피도면의 레이턴스, 모래, 시멘트 가루, 흙 및 기타 오물 등이 없도록 깨끗이 처리하고 잘 건조시킨다.
상기 콘크리트 구조물에 있어서 안전진단에 의해 구조 보강이 필요한 경우 콘크리트 치핑기를 사용하여 기존 콘크리트 구조물의 열화된 부분을 완전히 제거하는 것이 바람직하다.
상기 콘크리트 구조물의 안전진단 결과에 따라 구조물의 구조 보강이 필요한 경우 구조 보강을 실시한 후 상기한 단계를 거쳐 표면처리를 실시한다. 상기 구조 보강용 재료의 경우 특별히 한정된 것은 아니나 본 발명의 코팅조성물와 부착력, 상용성 등이 검증된 제품을 사용하는 것이 바람직하다.
(2) 예비코팅단계
상기 (1)과 같이 표면처리단계가 완료되면, 상기 표면처리된 구조물에 하도제를 도포하는 단계를 거친다. 상기 하도제는 구조물 표면에 잔존하는 레이턴스 제거, 표면 강화 및 후속 도장 작업시 발생할 수 있는 도장 불량(기포, 핀홀 등)을 방지하기 위한 것으로서 도포하는 횟수 및 두께는 특별히 한정하는 것은 아니지만 바람직하게는 1회에 건조도막두께 50㎛ 정도가 적합하다.
도장 횟수는 도장 환경에 따라 2회에 걸쳐 도장할 수 있으나 시공 기간 및 인건비 등을 고려하여 내부 환경에서는 1회에 시공하는 것이 바람직하다.
상기 도막두께는 30㎛ 이하일 때는 구조물 표면의 레이턴스 제거 및 표면강화 효과가 떨어지고 상기 도막두께가 60㎛ 이상일 때는 과도한 도막 형성으로 후속 도장과의 부착력이 저하될 수 있다.
(3) 메인코팅단계
상기 (2)과 같이 예비코팅단계가 완료되면, 상기 하도제가 코팅된 구조물에 본 발명에 따른 코팅조성물을 도포하는 단계를 거친다. 상기 코팅조성물은 상기 콘크리트 구조물의 내구성능을 향상시켜 주기 위한 것으로 도포하는 횟수 및 두께는 특별히 한정하는 것은 아니지만 바람직하게는 1회에 건조도막두께 200 내지 350㎛ 정도가 적합하다. 도장 횟수는 도장 환경에 따라 2회에 걸쳐 도장할 수 있으나, 시공 기간 및 인건비 등을 고려하여 내부 환경에서는 1회에, 외부 환경에서는 2회에 시공하는 것이 바람직하다.
상기 도막두께는 200㎛ 이하일 때는 구조물 열화 인자 침투 차단 특성이 떨어져 구조물의 탄산화 방지 효과가 떨어지고, 상기 도막두께가 350㎛ 이상일 때는 사용량에 비해 부식방지 효과의 상승이 미비하다.
이하, 본 발명에 따른 코팅조성물을 설명한다.
본 발명에 따른 코팅조성물은 상기 콘크리트 구조물에 대한 방수, 방식 효과가 우수하고, 기존 에폭시 도료와는 달리 내오염성 및 내후성이 우수하여 외부 환경에서도 오랜 기간 초기 색상을 유지할 수 있어 도시 미관과 시각적 아름다움을 제공하기 위한 목적으로 제조한 것이다.
상기 코팅조성물은 상기 실리콘 변성 하이브리드 세라믹 수지를 포함하여 우수한 내오염성 및 내후성을 확보할 수 있으며, 또한 낮은 흡유량, 표면과 모서리가 모두 소수성(Hydrophobic)을 띠며 샌드위치 구조로 되어 있는 파인 세라믹분말을 사용하여 내수성 및 투습도 등의 성능을 향상시켜 줄 수 있다.
상기 코팅조성물은 (A)주제성분과 (B)경화제성분을 포함하며, 특히 무희석 또는 희석제로 점도를 조절하여 상온에서 에어리스 스프레이, 에어 스프레이, 롤러 또는 붓 등으로 도장 가능한 형태로 제조할 수 있다.
상기 (A)주제성분은 전체 주제성분 100 중량부에 대하여, 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지와 에폭시 수지와 파인세라믹 분말과 무기질 파우더와 착색 안료와 반응성 희석제 및 첨가제를 규정량 포함함이 바람직하다.
상기 (B)경화제성분은 전체 경화제성분 100 중량부 대하여, 에폭시 경화제와 비반응성 희석제 및 첨가제를 규정량 포함함이 바람직하다.
상기 (A)주제성분과 (B)경화제성분의 혼합비가 1:1 당량비가 되도록 혼합하여 사용함이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 주제성분을 설명한다.
상기 주제성분은 전체 주제성분 100 중량부에 대하여 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지 18 내지 40 중량부, 에폭시 수지 10 내지 20 중량부, 파인세라믹 분말 7 내지 15 중량부, 무기질 파우더 18 내지 30 중량부, 착색 안료 15 내지 22 중량부, 반응성 희석제 5 내지 10 중량부 및 첨가제 3 내지 10 중량부를 포함한다.
상기 실리콘 변성 하이브리드 세라믹 수지는 콘크리트 표면보호용 코팅조성물의 내오염성능, 내후성, 부착력, 기계적 물성을 향상시켜 줄 수 있으며, 그 함량은 전체 주제성분 100 중량부에 대하여 18 내지 40 중량부인 것이 바람직하다. 그 함량이 주제성분 중 18 중량부 미만이면 병용되는 에폭시 수지의 내후성 및 내오염성을 떨어뜨릴 수 있으며, 40 중량부를 초과하면 내후성 및 내오염성능 향상 대비 경제성이 떨어질 수 있다.
상기 실리콘 변성 하이브리드 세라믹 수지는 지방족 에폭시(Aliphatic Epoxy)에 실리콘수지(Silicone resin)를 반응시켜 합성한 수지로서, 에폭시 당량( Epoxy-equivalent weight) 400 내지 550, 고형분(무게) 96 내지 99.99부, 점도(25℃) 800 내지 2,500 mPas, 비중(25℃) 1.0 내지 1.5 g/mL의 것이 적합하다.
상기 지방족 에폭시의 경우 BPA 타입의 에폭시로서 중량평균 분자량 350 내지 600, 당량 190 내지 240의 것이 적합하고, 상기 실리콘 수지의 경우 중량평균 분자량 800 내지 2500, Methyl/Phenyl의 mole ratio가 1/0.979의 것을 사용하는 것이 적합하다.
상기 에폭시 수지는 상기 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지의 내화학성을 보강하는 역할을 하는 것으로서, 전체 주제성분 100중량부에 대하여 10 내지 20 중량부, 특히 상기 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지 100중량부에 대해 50 내지 90 중량부 양으로 포함되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 에폭시 수지는 경화제성분과의 혼합비 조절을 위하여 당량 180 내지 200의 비스페놀 A의 디글리시딜에테르계 에폭시수지 또는 비스페놀 F의 디글리시딜에테르계 에폭시수지를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 그 함량이 상기 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지 중 50 중량부 미만이면 내화학성, 특히 내산성이 약해질 수 있으며, 90 중량부 이상이면 내후성 및 내오염성능이 불량해 질 수 있다.
상기 파인 세라믹분말은 상기 주제성분과 경화제성분을 균일하게 분산하는 작용을 하는 것으로서, 상기 코팅조성물의 도막 형성시 물, 수증기, 할로겐족 이온, 산 및 알칼리 이온 등의 확산 및 투과를 저지할 수 있고, 도막의 강도, 내마모성을 향상시켜 콘크리트 표면보호용 코팅조성물의 기계적, 화학적 물성을 향상시켜 주며, 특히 내수성을 향상시켜 주는 역할을 할 수 있다. 그 함량은 전체 주제성분 100 중량부에 대해 7 내지 15 중량부인 것이 바람직하다.
상기 파인 세라믹분말의 함량이 7 중량부 미만일 경우 분산된 파인 세라믹분말의 도막내 밀도가 떨어져 기계적, 화학적 성능이 떨어질 수 있으며, 그 함량이 15 중량부 초과면 사용량 대비 물성 상승 효과가 미비하다. 상기 파인 세라믹분말의 일예로는 실리카, 탈크, 탄산칼슘, 마이카, 황산바륨, 운모 중에서 선택된 또는 그 이상을 사용할 수 있으며, 상기 파인 세라믹분말은 평균입도 10 내지 15㎛, 평균 비표면적 5.1㎡/g이고 흡유량 22 내지 25g/100g이며, 바람직하게는 MgO와 SiO2의 함유량이 96% 이상인 것일 수 있다.
상기 파인 세라믹분말의 평균입도의 범위가 넓거나 흡유량이 상기 범위를 벗어날 경우 파인 세라믹분말의 표면적 차이로 코팅조성물 제조시 점도 조절이 어려우며, 특히 내수성 및 열화인자 침투 차단성능의 저하를 초래할 수 있다. 파인 세라믹 분말의 미세구조는 샌드위치 구조로 되어 있어서 내수성 및 열화인자 침투차단 특성을 향상시켜 줄 수 있다. 이러한 파인 세라믹분말 이외에 통상의 세라믹분말을 병용할 수 있음은 물론이다.
상기 무기질 파우더는 상기 코팅조성물의 강도 보강은 물론 치수 안정성 및 작업성 등의 기능을 부여하는 작용을 하며, 그 함량은 전체 주제성분 100 중량부에 대하여 18 내지 30 중량부인 것이 바람직할 수 있다.
상기 무기질 파우더의 함량이 18중량부 미만일 경우 도료의 경도, 치수 안정성 및 작업성 등이 떨어질 수 있고, 30중량부의 범위를 초과할 경우에는 점도 상승으로 인해 작업성 및 크랙 저항성이 저하될 우려가 있다. 상기 무기질 파우더는 탈크, 경탄, 실리카, 중단, 규소계 필러, 황산바륨, 수산화 알루미늄 분말 중에서 선택된 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 착색안료는 상기 코팅조성물의 색상을 부여하기 위한 것으로서, 구현하고자 하는 색상에 따라 선택하여 사용하는 것이 적합하다.
상기 반응성 희석제는 상기 코팅조성물의 유연성, 충격성, 굴곡성 등의 기계적 물성 향상 및 점도 조절의 역할을 하는 것으로서, 일예로 부틸글리시딜에테르, 페닐글리시딜에테르, 지방족 글리시딜에테르(C12 내지 C14) 등을 사용할 수 있다.
상기 반응성 희석제의 함량은 전체 주제성분 100 중량부에 대하여 5 내지 10 중량부인 것이 바람직하며, 상기 함량 범위를 벗어날 경우 도막 강도 불량, 내구력 등의 기계적 물성 저하 및 작업성 불량 등을 초래할 수 있다.
상기 첨가제는 전체 주제성분 100 중량부에 대하여 3 내지 10 중량부인 것이 바람직할 수 있다. 좀더 구체적으로 첨가제 전체함량 100중량부에 대하여 소포제 4 내지 8 중량부, 흐름 방지제 42 내지 60 중량부, 침전 방지 및 증점제 6 내지 9 중량부, 부착력 증진제 12 내지 18 중량부 및 분산제 4 내지 8 중량부를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 첨가제에 있어서, 상기 소포제는 주제성분과 경화제성분을 혼합한 후 도포시 기포 발생을 억제 또는 제거하는 역할을 하는 것으로서, 그 함량은 첨가제 전체함량 100중량부에 대하여 4 내지 8 중량부인 것이 기포 발생 억제 효과 내지 도막 층간 부착력을 유지하는 측면에서 바람직할 수 있다.
상기 소포제의 일예로는 BYK-066N, BYK-A555, BYK-354(이상 독일 BYK사), Tech-3066, Tech-386N(이상 중국 Tech Polymer사), EFKA-2040, EFKA-2038(이상 독일 BASF사) 중에서 1종 또는 그 이상을 사용할 수 있다.
상기 흐름 방지제는 주제성분과 경화제성분을 혼합 후 도포시 도막의 흘러내림을 방지하는 역할을 하는 것으로서, 그 함량은 전체 첨가제성분 100 중량부에 대하여 42 내지 60 중량부인 것이 흐름 방지의 효과 내지 도막 표면의 외관 불량 방지 측면에서 바람직하다.
상기 침전 방지 및 증점제는 주제성분에 포함되어 있는 안료들의 침전을 방지해줌과 동시에 점도를 조절해 주는 역할을 하는 것으로서, 그 함량은 전체 첨가제성분 100 중량부에 대하여 6 내지 9 중량부인 것이 사용 효과 측면 내지 작업성 저하를 방지할 수 있는 측면에서 바람직하다.
상기 부착력 증진제는 도막의 가교 밀도를 높여 부착력을 증진시켜주는 역할을 하는 것으로서, 그 함량은 전체 첨가제성분 100 중량부에 대하여 12 내지 18 중량부인 것이 사용 효과 적인 측면 내지 부착력 증진 측면에서 바람직하다.
상기 분산제는 안료의 분산성을 높여 착색력 증진, 안료의 뭉침현상, 저장안정성을 향상시켜주는 역할을 하는 것으로, 그 함량은 전체 첨가제성분 100 중량부에 대하여 4 내지 8 중량부인 것이 사용효과 적인 측면 내지 안료 분산성 측면에서 바람직할 수 있다.
상기한 분산제의 일예로는, BYK-110, BYK-182, Anti-tera-203(이상 독일 BYK사), EFKA4330, EFKA-5044(이상 독일 BASF사), Tech-541, FDA-110(이상 Tech Polymer사) 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한을 두는 것은 아니다.
이하, 본 발명에 따른 경화제성분을 설명한다.
상기 경화제 성분은, 전체 경화제성분 100 중량부 대하여 에폭시 경화제 85 내지 92 중량부, 비반응성 희석제 3 내지 10 중량부 및 경화촉진제 2 내지 5 중량부를 포함하는 것이다.
상기 에폭시 경화제는 주제성분의 하이브리드 세라믹 수지 및 에폭시 수지와 상온 경화가 가능한 경화제이면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 동절기 저온 경화성, 긴 가사시간, 굴곡성이 우수한 것, 특히 친환경성을 확보할 수 있는 고형분 100%인 에폭시 경화제를 선택하여 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 에폭시 경화제의 일예로는 폴리에틸아민, 폴리에테르아민, 폴리글리콜아민, 펜알카민 타입 경화제, 폴리글리콜아민, 트리에틸렌글리콜디아민 등을 사용할 수 있으며, 이중 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 에폭시 경화제의 함량은 전체 경화제성분 100중량부에 대해 85 내지 92중량부인 것이 바람직할 수 있는데, 상기 범위를 벗어날 경우 상기 주제성분에 함유되어 있는 수지의 경화가 정상적으로 진행되지 않아 코팅조성물의 기계적, 화학적 물성이 저하될 수 있고, 건조상태 불량 등의 문제가 발생될 수 있다.
상기 비반응성 희석제는 경화제의 점도 조절 및 유연성 확보를 위해 사용하는 것으로, 그 함량은 전체 경화제성분 100 중량부에 대하여 3 내지 10 중량부인 것이 바람직하다. 상기 비반응성 희석제의 함량이 3 중량부 미만일 경우 점도 조절 및 유연성 확보의 효과가 미미하며, 10 중량부 초과인 경우에는 도막의 유연성이 너무 과다하여 경도, 강도, 부착력이 저하될 수 있다.
상기 비반응성 희석제의 일예로는, DBP(디부틸프탈레이트), DOP(디옥틸프탈레이트), DIDP(디이소데실프탈레이트), DPGDP(디프로필렌글리콜디벤조에이트), 도데실 페놀(dodecyl phenol) 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 경화촉진제는 상기 경화제성분의 반응성을 촉진시켜 동절기의 건조성을 향상시키고 상기 코팅조성물 도막의 경도와 같은 기계적 물성을 향상시키는 역할을 하는 아민계 경화촉진제로서, 그 함량은 전체 경화제성분 100 중량부에 대하여 2 내지 5 중량부인 것이 바람직하다.
상기 경화촉진제의 함량이 전체 경화제성분 100중량부에 대하여 2 중량부 미만일 경우 동절기 경화 촉진 효과가 미미하며, 5 중량부 초과면 코팅조성물 도막의 내화학 성능 저하를 초래할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실험데이터를 설명한다.
| 구분 | 실시예 | 비교예 | 비 고 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | |||
| 주제 성분 |
실리콘 변성 하이브리드세라믹수지 | 40 | 40 | 30 | - | - | 당량 450g/eq, 고형분 99.9% |
| 에폭시수지 | - | - | 10 | 40 | 40 | 국도화학 YD-115CA | |
| 소포제 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | TECH-3066 | |
| 반응성희석제 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | ME-705 | |
| 착색안료 | 17 | 17 | 17 | 17 | 17 | 백색, 적색, 블루... | |
| 흐름방지제 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 모노랄 10x | |
| 무기질파우더 | 28 | 18 | 18 | 28 | 18 | 실리카, 황산바륨 | |
| 파인세라믹 분말 | - | 10 | 10 | - | 10 | 탈크 | |
| 부착증진제 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 에폭시 실란 | |
| 침전방지 및 증점제 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 가라마이트 1958 | |
| 합 계(g) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | ||
| 경화제 성분 |
에폭시경화제 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | KH-816 |
| 비반응성희석제 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 도데실 페놀 | |
| 경화촉진제 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 앙카마인 K-54 | |
| 합 계(g) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | ||
먼저, 표 1과 같은 주제성분의 조성비에 따라, 상기 하이브리드 세라믹수지에 당량 205의 비스페놀 A타입의 에폭시 수지(국도화학 YD-115CA), 파인세라믹분말, 무기질파우더, 착색안료, 반응성 희석제, 소포제, 분산제, 부착 증진제, 흐름방지제, 침전방지 및 증점제를 투입 후 고속교반기를 이용하여 상온에서 RPM 2000 이상으로 90분간 고속교반 하여 주제성분을 제조하였다.
또한, 표 1과 같은 경화제성분의 조성비에 따라, 상기
폴리에틸아민 경화제에 비반응성 희석제, 아민계 경화촉진제를 투입한 후, 고속교반기를 이용해 상온에서 RPM1200 이상으로 20분간 교반하여 경화제성분을 제조하였다.
특히, 표 1과 같은 조성비에 따라, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에 따른 "코팅조성물"을 얻었으며, 상기 코팅조성물의 물성을 알아보기 위해 상기 주제성분과 상기 경화제성분을 무게비 8:1(실시예 1, 2), 7:1(실시예 3), 4:1(비교예 1, 2)의 비율로 혼합하였다.
이때, 상기 주제성분과 상기 경화제성분의 당량비가 1:1이 되도록 조정하였으며, 에어리스 스프레이 작업의 용이성을 위하여 희석제로서 에폭시 신나를 0 내지 10% 혼합하여 에어리스 스프레이 작업을 용이하게 제조하였다.
이와 같이 준비된 코팅조성물을 이용하여 도막 성능을 평가하기 위해, 표 2와 같은 치수를 갖는 시험용 시편을 제조하였다.
| 시험항목 | 시험편의 치수 | 개수 |
| 내산성 시험 | 70x70x20 모르타르(2) | 3 |
| 내알칼리성 시험 | 70x70x20 모르타르(2) | 3 |
| 내수성 시험 | 70x70x20 모르타르(2) | 3 |
| 부착강도 | 70x70x20 모르타르(2) | 3 |
| 촉진내후성 | 100x100 시험편(1) | 3 |
| 내오염성능 | 100x100x100 모르타르(2) | |
| 염화물이온 이온 침투 저항성 | 100x50 모르타르(2) | 5 |
| 투습도 | 150 모르타르(2) | 3 |
먼저, 표 2의 물성시험에 요구되는 형틀로서 휨이 없고 평활면으로서 도막을 성형한 후에 쉽게 탈형할 수 있도록 처리하였다.
표 2의 물성시험에 요구되는 시험용 시편으로서 KS F 2476의 7.3.1에서 규정하는 방법으로 배합한 모르타르를 각각의 치수에 맞는 금속제 또는 함성 수지 형틀을 사용하여 성형하였고,
이어서, 온도 20±2℃, 상대습도 90% 이상의 상태에서 48시간 양생 후 탈형하여 5일 동안 온도 20±2℃의 물 속에서 양생하고, 상대습도 65±20%, 온도 20±2℃에서 7일 이상 양생하였다.
그 후, KS L 6003에서 규정하는 150번 연마지를 사용하여 모르타르를 다져 넣을 때의 밑면을 연마하고 청소한 것을 시험용 시편으로 하여 시험하였다.
이어서, 상기 시험용 시편(촉진내후성 시험용 시편 제외)을 상기 표면처리단계를 거쳐 이물질을 제거한 상태에서, 상대습도 85% 이하, 온도 15 내지 30℃ 이하에서 에어리스 도장기를 사용하여 하도를 건조도막두께 30㎛로 도장하였다.
이어서, 24시간이 경과한 후에, 상기 시험용 시편에 코팅조성물를 60㎛의 도막두께로 도장(건조도막 두께는 시험항목의 평가 결과를 촉진 관찰하기 위하여 기준 보다 얇게 도장함)한 후 상온에서 7일간 건조하고 도막물성을 시험하였다.
상기한 도막 물성시험은 다음과 같이 일반적인 도막물성 평가방법에 따라 평가하였으며, 상기 시편의 물성 평가 결과는 표 3과 같다.
(1) 내산성 시험
상기에서 제조된 시편을 KS M 5307의 시험방법에 따라 시험하며, 10% H2SO4 용액에 168시간 침적 후 도막을 관찰하였다. 이때 도막의 부풀음, 박리, 크랙 등을 관찰 후 최저 1에서 최고 10의 수치로 표시하였다.
(2) 내알칼리성 시험
상기에서 제조된 시편을 KS M 5307의 시험방법에 따라 시험하며, 10% NaOH 용액에 168시간 침적 후 도막을 관찰하였다. 이때 도막의 부풀음, 박리, 크랙 등을 관찰하였다.
(3) 내수성 시험
상기에서 제조된 시편을 60℃ 증류수에 침적한 후 매 24시간 마다 꺼내어 도막표면의 이상 유무(부풀음, 크랙, 박리 등)를 확인 후 최저 1에서 최고 10의 수치로 표시하였다(내수성능을 촉진 관찰하기 위하여 60℃ 증류수에 침적 관찰함).
(4) 부착 강도 시험
상기에서 제조된 시편을 KS F 4936의 5.4의 시험방법에 의거하며, 표준 양생 후의 값을 측정하였다.
(5) 촉진내후성 시험
상기에서 제조된 시편을 KS F 4936의 5.4의 시험방법에 의거하여 측정하였다. 이때 도막의 색상 차(△E 값)를 측정하였다.
(6) 내오염성능 시험
상기에서 제조된 시편을 KS M 3802:2004, KS A0063:2015의 시험방법에 의거하여 시험하였으며, 간장에 24시간 노출 후 색상 차(△E 값)를 측정하였다.
(7) 염화물 이온 침투 저항성 시험
상기에서 제조된 시편을 KS F 4936의 5.4의 시험방법에 의거하여 측정하였다.
(8) 투습도 시험
상기에서 제조된 시편을 KS F 4936의 5.5의 시험방법에 의거하여 측정하였다.
| 평가항목 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 내산성 시험(10% H2SO4) | 9 | 9 | 10 | 10 | 10 |
| 내알칼리성 시험(10% NaOH) | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 |
| 내수성 시험(일/60℃ 온수) | 9 | 10 | 10 | 9 | 10 |
| 부착강도{MPa) | 2.3 | 2.3 | 2.1 | 2.4 | 2.1 |
| 촉진내후성(△E),(Q.U.V, 7일) | 1.2 | 1.2 | 1.8 | 7.4 | 7.5 |
| 내오염성능 | 0.3 | 0.3 | 0.4 | 0.9 | 0.9 |
| 염화물이온 이온 침투 저항성(Coulombs) | 0.5 | 0.1 | 0.1 | 0.7 | 0.2 |
| 투습도(g/㎡·day) | 5.7 | 2.4 | 2.7 | 6.4 | 3.2 |
표 3에서와 같이, 상기 시편의 내알칼리성의 경우 상기 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지 및 상기 파인 세라믹분말이 도막 물성 변화에 영향을 주지 않은 것으로 확인되었으나, 내수성, 촉진내후성, 내오염성능, 염화물이온 침투 저항성 및 투습도의 물성 향상에 기여함을 알 수 있었다.
실시예 1, 2의 평가 결과에서 보는 바와 같이, 촉진내후성 및 내오염성능의 경우, 상기 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 단독으로 사용시 물성이 가장 많이 향상됨을 볼 수 있다.
실시예 1, 2의 평가 결과에서 보는 바와 같이, 상기 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지 단독으로 사용시 내산성이 다소 떨어지나 이는 상기 에폭시 수지 및 상기 파인 세라믹분말을 적절히 혼용함으로써 내산성 저하를 극복할 수 있음을 볼 수 있다.
특히, 부착강도의 경우 실시예 1, 2, 3과 비교예 1, 2 모두 비슷한 평가 결과 값을 보이고 있으며, 이는 모든 시편에서 코팅층의 박리가 아닌 시편 자체에서 박리가 일어나 모두 유사한 결과 값을 얻은 것이다. 그러나 이런 결과값은 KS F 4936 콘크리트 보호용 도막재에서 규정하고 있는 부착강도 성능기준 1.0 이상 보다 높은 결과 값으로 부착강도 역시 우수한 결과 값을 얻을 수 있었다.
또한, 내수성, 염화물이온 침투 저항성, 투습도의 경우 실시예 2, 3 및 비교예 2의 평가 결과에서 보는 바와 같이 파인 세라믹분말을 사용함으로써 물성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.
이와 같은 일련의 평가결과는 상기 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 함유한 콘크리트 보호용 코팅조성물을 사용하는 경우 내후성, 내오염성이 매우 우수한 콘크리트 열화 및 노화방지 도막을 형성함을 알 수 있었다.
이상과 같이, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 해당 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.
Claims (14)
- 주제성분 및 경화제성분을 포함하고,
상기 주제성분은,
전체 주제성분 100 중량부에 대하여, 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지 18 내지 40 중량부, 에폭시 수지 10 내지 20 중량부, 파인세라믹 분말 7 내지 15 중량부, 무기질 파우더 18 내지 30 중량부, 착색 안료 15 내지 22 중량부, 반응성 희석제 5 내지 10 중량부 및 첨가제 3 내지 10 중량부를 포함하고,
상기 경화제성분은,
전체 경화제성분 100 중량부 대하여, 에폭시 경화제 85 내지 92 중량부, 비반응성 희석제 3 내지 8 중량부 및 경화촉진제 2 내지 5 중량부를 포함하고,
상기 실리콘 변성 하이브리드 세라믹 수지는,
지방족 에폭시와 실리콘 수지의 합성물이며, 상기 지방족 에폭시는 에폭시 당량 400 ~ 550이고, 고형분 96 내지 99.99부이고, 점도(25℃) 800 내지 2,500 mPas이고, 비중(25℃) 1.0 내지 1.5 g/mL인,
실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 함유하는 내후성 및 내오염성이 우수한 콘크리트 구조물의 표면보호용 코팅조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 주제성분과 상기 경화제성분이 1:1 당량비로 혼합된, 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 함유하는 내후성 및 내오염성이 우수한 콘크리트 구조물의 표면보호용 코팅조성물.
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 지방족 에폭시는,
중량평균 분자량이 350 내지 600이고, 당량이 190 내지 240인, 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 함유하는 내후성 및 내오염성이 우수한 콘크리트 구조물의 표면보호용 코팅조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 실리콘 수지는,
중량평균 분자량이 800 내지 2500이고, 메틸/페닐의 몰비가 1/0.979인, 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 함유하는 내후성 및 내오염성이 우수한 콘크리트 구조물의 표면보호용 코팅조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 에폭시 수지는,
당량 180 내지 200의 비스페놀 A의 디글리시딜에테르계 에폭시수지 또는 비스페놀 F의 디글리시딜에테르계 에폭시수지인, 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 함유하는 내후성 및 내오염성이 우수한 콘크리트 구조물의 표면보호용 코팅조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 파인세라믹 분말은,
평균입도가 10 내지 15㎛이고, 흡유량이 22 내지 25g/100g인, 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 함유하는 내후성 및 내오염성이 우수한 콘크리트 구조물의 표면보호용 코팅조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 파인 세라믹분말은,
실리카, 탈크, 탄산칼슘, 마이카, 황산바륨, 운모 중에서 선택된 1종인, 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 함유하는 내후성 및 내오염성이 우수한 콘크리트 구조물의 표면보호용 코팅조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 반응성 희석제는,
부틸글리시딜에테르, 페닐글리시딜에테르, 지방족 글리시딜에테르(C12 내지 C14) 중에서 선택된 1종인, 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 함유하는 내후성 및 내오염성이 우수한 콘크리트 구조물의 표면보호용 코팅조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 무기질 파우더는,
탈크, 경탄, 실리카, 중단, 규소계 필러, 황산바륨, 수산화 알루미늄 분말 중에서 선택된 1종인, 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 함유하는 내후성 및 내오염성이 우수한 콘크리트 구조물의 표면보호용 코팅조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 에폭시 경화제는,
폴리에틸아민, 폴리에테르아민, 폴리글리콜아민, 펜알카민 타입 경화제, 폴리글리콜아민, 트리에틸렌글리콜디아민 중에서 선택된 1종인, 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 함유하는 내후성 및 내오염성이 우수한 콘크리트 구조물의 표면보호용 코팅조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 비반응성 희석제는,
DBP(디부틸프탈레이트), DOP(디옥틸프탈레이트), DIDP(디이소데실프탈레이트), DPGDP(디프로필렌글리콜디벤조에이트), 도데실 페놀(dodecyl phenol) 중에서 선택된 1종인, 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 함유하는 내후성 및 내오염성이 우수한 콘크리트 구조물의 표면보호용 코팅조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 첨가제는,
첨가제 전체함량 100중량부에 대하여, 소포제 4 내지 8 중량부, 흐름 방지제 42 내지 60 중량부, 침전 방지 및 증점제 6 내지 9 중량부, 부착력 증진제 12 내지 18 중량부 및 분산제 4 내지 8 중량부인, 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 함유하는 내후성 및 내오염성이 우수한 콘크리트 구조물의 표면보호용 코팅조성물.
- 콘크리트 구조물의 피도면의 이물질을 제거하고 건조하는 표면처리단계와;
상기 표면처리단계를 거친 상기 콘크리트 구조물의 피도면에 도막두께 30 내지 60㎛의 하도제를 코팅하는 예비코팅단계; 및
상기 예비코팅단계를 거친 상기 콘크리트 구조물에 청구항 1 내지 2, 4 내지 13 중 적어도 어느 한 항에 기재된 실리콘 변성 하이브리드 세라믹수지를 함유하는 내후성 및 내오염성이 우수한 콘크리트 구조물의 표면보호용 코팅조성물을 200 내지 350㎛의 도막두께로 코팅하는 메인코팅단계;
로 이루어진 콘크리트 구조물의 표면보호용 코팅조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 방수방식공법.
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